[發明專利]高溫高壓微觀可視化地層滲流模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201410244772.X
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104100257A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 劉建儀;代建偉;張廣東;張烈輝;楊火海;文果;劉洋
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/10
• 分類號: E21B47/10;E21B47/002;E21B43/16
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.高溫高壓微觀可視化地層滲流模擬實驗裝置，其特征在于：它包括驅替系統、地層滲流模擬系統、微觀可視化系統、流體分析系統和殘余流體處理系統（30），所述的驅替系統包括注入泵（20）、配樣器（21）、真空泵（22）、高溫高壓反應釜和高壓驅替泵（23），所述的高溫高壓反應釜包括油樣高溫高壓反應釜（36）、氣樣高溫高壓反應釜（37）、水樣高溫高壓反應釜（38），注入泵（20）通過管路與配樣器（21）進樣口連接，連接注入泵（20）與配樣器（21）的管路上設置有閥門A（1），真空泵（22）和配樣器（21）的出口均通過管路A分別與油樣高溫高壓反應釜（36）、氣樣高溫高壓反應釜（37）和水樣高溫高壓反應釜（38）的上端出口同時連接，配樣器（21）和真空泵（22）的出口分別設置有閥門B（2）和閥門C（3），油樣高溫高壓反應釜（36）、氣樣高溫高壓反應釜（37）和水樣高溫高壓反應釜（38）的上端出口分別設置有閥門D（5）、閥門E（7）和閥門F（9），地層滲流模擬系統也通過管路A與油樣高溫高壓反應釜（36）、氣樣高溫高壓反應釜（37）和水樣高溫高壓反應釜（38）的上端出口同時連接，高壓驅替泵（23）通過管路與油樣高溫高壓反應釜（36）、氣樣高溫高壓反應釜（37）和水樣高溫高壓反應釜（38）的下端入口同時連接，油樣高溫高壓反應釜（36）、氣樣高溫高壓反應釜（37）和水樣高溫高壓反應釜（38）的下端入口分別設置有閥門G（4）、閥門H（6）和閥門I（8）；?

地層滲流模擬系統包括巖心夾片（26）、回壓閥（27）、回壓泵（28）、節流閥（17）和多功能烘箱（35），高溫高壓反應釜、氣樣高溫高壓反應釜（37）、水樣高溫高壓反應釜（38）和巖心夾片（26）均置于多功能烤箱內，巖心夾片（26）巖包括巖心薄片（39）、上抗高溫薄膜（40）、上藍寶石玻璃片（41）、下抗高溫薄膜（42）、下藍寶石玻璃片（43）、左中心短管（44）和右中心短管（45），上抗高溫薄膜（40）和下抗高溫薄膜（42）分別覆壓于巖心薄片（39）的上表面和下表面，上藍寶石玻璃片（41）和下藍寶石玻璃片（43）分別覆壓于上抗高溫薄膜（40）和下抗高溫薄膜（42）的外側，左中心短管（44）的右端和右中心短管（45）的左端均嵌入巖心薄片（39）內，巖心薄片（39）的四周用高溫高壓橡膠密封，巖心夾片（26）的左中心短管（44）與分別與油樣高溫高壓反應釜（36）、氣樣高溫高壓反應釜（37）和水樣高溫高壓反應釜（38）的上端出口同時連接，巖心夾片（26）的右中心短管（45）與回壓閥（27）相連的入口端連接，左中心短管（44）上依次安裝有壓力表A（18）和閥門J（10），右中心短管（45）上依次安裝有閥門K（11）和壓力表B（19），回壓閥（27）的出口端通過管路與節流閥（17）的入口端連接，回壓閥（27）與回壓泵（28）通過管路相連，且連接回壓閥（27）與回壓泵（28）的管路上設置有閥門L（12）；

微觀可視化系統包括長焦距高倍顯微鏡（24）、計算機（34）和絕熱可視窗（25），多功能烘箱（35）的頂蓋開有一圓孔，圓孔位于頂蓋內層的部分為螺紋孔，長焦距高倍顯微鏡（24）置于多功能烘箱（35）上，下端物鏡正對絕熱可視窗（25），計算機（34）直接連接高倍顯微鏡；

所述絕熱可視窗（25）包括頂盤（46）、底盤（47）和螺栓（48），頂盤（46）為頂部鑲有抗壓鋼化玻璃（49）且直徑略小于烘箱頂蓋圓孔的圓盤，頂盤（46）下部開有一凹槽，頂盤（46）左右兩端開有圓形小管道，凹槽大小與巖心夾片（26）一致，用于放置巖心夾片（26），巖心夾片（26）的左中心短管（44）和右中心短管（45）分別安裝于頂盤（46）對應側的圓形小管道內，底盤（47）為底部鑲有抗壓鋼化玻璃（49）且直徑大于烘箱頂蓋圓孔的圓盤，頂盤（46）設置于底盤（47）上側且通過螺栓（48）與底盤（47）連接，底盤（47）的外圓周設置有螺紋，底盤（47）通過螺紋與烘箱頂蓋內層連接；

流體分析系統包括氣液分離器（31）、氣相色譜儀（32）、油相色譜儀（33），節流閥（17）的出口端連接有三通（29），氣液分離器（31）左端與三通（29）的第二端口連接，且連接氣液分離器（31）與三通（29）的管路上設置有閥門M（14），氣液分離器（31）上端出口連接氣相色譜儀（32），氣液分離器（31）下端與油相色譜儀（33）連接，氣液分離器（31）連接氣相色譜儀（32）和油相色譜儀（33）的管路上分別設置有閥門N（15）和閥門O（16）；

殘余流體處理系統（30）連接三通（29）的第三端口，連接殘余流體處理系統（30）與三通（29）的管路上設置有閥門P（13）。

2.采用如權利要求1所述的高溫高壓微觀可視化地層滲流模擬實驗裝置的實驗方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、實驗準備工作；

S11、巖心夾片（26）制作：測試取樣真實巖心孔滲，并將巖心打磨成巖心薄片（39），并用抗高壓的兩片藍寶石玻璃夾緊巖心片，嵌入短嘴管，巖心薄片（39）四周采用耐溫耐壓橡膠密封；

S12、對取樣油氣進行色譜分析；

S2、微觀滲流實驗；

S21、連接好實驗裝置，用酒精、石油醚清洗實驗系統，用實驗氣體排除管線中殘余空氣；

S22、對高溫高壓反應釜抽真空，然后通過注入泵（20）將配樣器（21）中樣品氣轉入高溫高壓反應釜，用增壓泵直接加到原始地層壓力P_i；

S23、保持高溫高壓反應釜壓力，升高溫度，直至原始地層溫度下，模擬氣體在原始地層條件下的狀態；

S24、通過回壓閥（27）將巖心夾片（26）出口端壓力控制在P₁，巖心夾片（26）入口端壓力P₂由高壓驅替泵（23）以恒壓或恒速工作方式自適應，巖心夾片（26）兩端壓差為P₂-P₁，同時利用高倍顯微鏡和計算機（34）對流體在巖心夾片（26）的微觀滲流現象進行監測和圖像采集；

S25、流體流過巖心夾片（26）經節流閥（17）減壓后，通過三通（29）并用氣液色譜分析儀對殘余流體組分和濃度進行測試，對比實驗前流體樣品；?

S26、恒定實驗溫度，多次改變巖心夾片（26）出口端壓力，通過高壓驅替泵（23）恒壓或恒速驅替，模擬觀察在不同壓力條件下流體在巖心中的微觀滲流狀態變化；

S27、恒定實驗壓力，通過多功能烘箱（35）改變實驗溫度，溫度梯度為△T，模擬觀察觀察在不同溫度條件下流體在巖心中的微觀滲流狀態變化；

S28、利用殘余流體處理系統（30）對殘余流體吸收處理；

S29、待實驗結束后，整理實驗儀器，以備下次使用。